代码收藏家技术教程 2024-02-11

STM32 HAL库解决I2C/IIC问题的方法详解

1.情况介绍：

因为某个项目想要颜色识别，去识别球的颜色，但是又不想多来个摄像头，所以想尝试一下颜色传感器的方案，简化流程。然后在淘宝上买了个TCS34725来试试，随后就遇到了问题：HAL库 I2C通信了几次就死锁了。我之前也接触过I2C，OLED屏，tft屏，我那时候是通过GPIO口模拟I2C（因为淘宝的和网上的例程大多是这个）来实现的。还有就是九轴陀螺仪的磁力计数据读取，ist8310的例程是HAL库的，但是我那时候的问题是我用我的cubeMX去修改配置，更新之后，I2C就死锁了，但是那时候也没有太过深入，因为没有使用九轴陀螺仪的必要，就改成了六轴陀螺仪，间接没有使用I2C了。现在这个问题又给我撞上了，正好解决一下当年没有完成的事情。

以下是我环境配置：

【STM32cubeMX Vision】：6.0.1

【FreeRTOS Vision】：CMSIS_1

是的，我是用FreeRTOS跑的。

具体的情况是：我移植了例程之后，开始跑调试看数据

数据开头全零，意料之中。

将断点打到里面去，是能执行的，就是卡在了HAL_I2C_Master_Transmit返回值有问题上。一路追查下去，卡在了if (I2C_MasterRequestWrite(hi2c, DevAddress, Timeout, tickstart) != HAL_OK)，再追下去卡在了if (I2C_WaitOnMasterAddressFlagUntilTimeout(hi2c, I2C_FLAG_ADDR, Timeout, Tickstart) != HAL_OK)。超时了！看了一眼官方注释：Wait until ADDR flag is set。再追下去，__HAL_I2C_GET_FLAG（I2C_FLAG_ADDR）和 __HAL_I2C_GET_FLAG（I2C_FLAG_AF）

属于是这两个标志位没有到位报错。

参考：I2C_GetFlagStatus()函数返回值说明，IIC的标志位-CSDN博客

I2C_FLAG_ADDR：表示I2C地址发送完成的标志位。

SET：表示I2C地址发送完成。

RESET：表示I2C地址未发送完成。

I2C_FLAG_AF：表示I2C Acknowledge失败的标志位。

SET：表示I2C Acknowledge失败。

RESET：表示I2C Acknowledge成功。

额额额~，没有发送，也没有应答。这就开始难办了。

结构体里面的ErrorCode 也是这个问题。

没办法，只能先求助网上了。

********************************************************************************************************

2.网上问题描述集合

1. HAL_I2C_Master_Transmit 或者 HAL_I2C_Master_Receive 一直返回 BUSY 或 TIMEOUT

参考：STM32 I2C 死锁问题_if (i2c_waitonflaguntiltimeout(hi2c, i2c_flag_busy-CSDN博客

他这一篇已经比较完备的介绍了问题，提出了几个解决方法：

1.当I2C报错时，对其写入一个stop信号，将管脚配置为普通输出管脚后，实现电平的反转，以达到解除死锁，再将其恢复为 I2C 配置。这个方法是很简单的，我也试过了这个方法，问题依旧，然后就发现一直在给我重置，我就知道我的 I2C 一直在超时，一直在报错了，对我遇到的问题没有作用。这个方法仅适用于间接性报错，如果是有明确错误原因的不适用，不然会一直重置。

2.他发现当出现 TIMEOUT 或 ERROR 时，STM32 Master 并不会产生 STOP 信号。这应该是老版cubeMX的遗漏了，我V6.0.1 问题就被修补了，SET_BIT(hi2c->Instance->CR1, I2C_CR1_STOP);添加了停止位。因为这篇文章已经是18年的老文章了，有些情况已经不适用了。

    /* Wait until TXE flag is set */
      if (I2C_WaitOnTXEFlagUntilTimeout(hi2c, Timeout, tickstart) != HAL_OK)
      {
        if (hi2c->ErrorCode == HAL_I2C_ERROR_AF)
        {
          /* Generate Stop */
          SET_BIT(hi2c->Instance->CR1, I2C_CR1_STOP);
        }
        return HAL_ERROR;
      }

***********************************************************************************************************

2.I2C_WaitOnFlagUntilTimeout return BUSY,运气好的话只有第一次成功访问，但后续将无法读取数据

参考：STM32 HAL 库 I2C_WaitOnFlagUntilTimeout BUSY 解决办法-CSDN博客

解决STM32 I2C接口死锁在BUSY状态的方法讨论_stm32 i2c总线复位-CSDN博客

他的解决方法：

1.外接上拉电阻，稳定信号，确保信号到位。我看了一下我手头上的板子，确实没有上拉电阻，但是手头上没有4K7，就没试了。

2.STM32IIC引脚 GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP，改为推挽输出。这个就有意思了，这里把开漏输出改为推挽输出，他的考量是什么我不得而知。我们先来看一下，开漏输出有一个明显的优势就是可以很方便的调节输出的电平，因为输出电平完全由上拉电阻连接的电源电平决定。所以在需要进行电平转换的地方，非常适合使用开漏输出。而推挽输出拥有驱动大负载的能力。事实上 I2C 并不需要拉什么大负载，I2C 更加适合用开漏输出，而有人更是提到“线与”，我倒是觉得，“线与”对于 I2C 来说没什么影响。还有我的cubeMX好像根本不让我有选择推挽输出的可能【笑哭】。

3.通过将 CR1 的 SWRST 置‘1’然后清‘0'来复位 I2C 接口，以达到清除 Busy 标志回到空闲状态目的。这种操作是建立在 I2C 在发生总线错误之后，自己会发生一个 stop 信号并重新初始化。

***********************************************************************************************************

3.I2C_WaitOnTXISFlagUntilTimeout返回HAL_ERROR

参考：I2C_WaitOnTXISFlagUntilTimeout返回HAL_ERROR，无法与传感器通信怎么解决？

这个是比较经典的传输地址出错导致无应答超时。大家一定要检查设备地址与硬件接线。

*********************************************************************************************************

4.也是busy的错误

参考：STM32 IIC问题_while (__hal_i2c_get_flag(hi2c, flag) == status)-CSDN博客

这里的方法是，先GPIO时钟使能，再I2C时钟使能，然后才配置IIC。其实还有其他更直观的文章的，找不到了，给大家截个图看吧，我记得有几篇文章的，但是顺序好像都不一样。

***********************************************************************************************************

5.使用FreeRTOS 并使用HAL库函数，卡奇怪错误的

参考：解决STM32 I2C接口死锁在BUSY状态的另一种原因和方法_i2c时钟使能后busy-CSDN博客

这里提到了一嘴FreeRTOS 对 HAL I2C库函数的影响，但是我按照他的方法来还是解决不了就先暂时没管了。到了后面我才知道，真的是FreeRTOS搞的鬼！！还是下面这位老哥的文章点醒我的，HAL_I2C_Master_Transmit本身是在一个task中调用的，而这个延迟的判定是通过while循环轮询的。I2C的标志位是用while来判定的，并且没有任何释放操作，在SPI，SDMMC等函数中涉及到标志位的一些判定基本都是一个死循环，像I2C的超时时间预设的还不是特别长，我印象里有的函数的超时时间预设的是0xFFFFFFF，相当于死等，进去只要错过了标志位那么系统必然卡死，所以用的时候还是要多注意一下具体库的内部细节，否则这种问题查起来真的是要命。

参考：STM32 I2C 在FreeRTOS中造成的死锁 – elmagnifico's blog

***********************************************************************************************************